[發(fā)明專利]一種內(nèi)高壓成形位移-內(nèi)壓加載曲線控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910504886.6
• 申請日: 2019-06-12
• 公開（公告）號: CN110090888B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王小松;曹健;苑世劍;賀久強
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B21D26/041
• 分類號: B21D26/041
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 劉鳳玲

本發(fā)明公開一種內(nèi)高壓成形位移?內(nèi)壓加載曲線控制系統(tǒng)。所述系統(tǒng)通過在控制系統(tǒng)中增加內(nèi)壓耦合作用補償模塊，將內(nèi)壓變化帶來的影響引入多軸軸向位移伺服閉環(huán)控制中，補償內(nèi)壓變化對軸向位移控制的干擾；同時增加油缸位移耦合作用補償模塊，將軸向位移的變化引入管材內(nèi)壓的伺服閉環(huán)控制環(huán)節(jié)中，補償管端軸向進(jìn)給對內(nèi)壓控制的干擾。由于考慮了內(nèi)壓與位移耦合作用的影響，本發(fā)明控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)內(nèi)高壓成形中的內(nèi)壓與位移匹配曲線的快速、高精度加載，尤其適用于直徑較大管材以及較高內(nèi)壓的位移?內(nèi)壓加載曲線的快速、精確控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及管材塑性成形技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種內(nèi)高壓成形位移-內(nèi)壓加載曲線控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

管材內(nèi)高壓成形技術(shù)是一種先進(jìn)的變截面空心構(gòu)件制造方法，已廣泛的應(yīng)用于汽車結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)中，也用于航空航天工業(yè)中的大直徑封閉變截面管材成形。其主要工藝過程為：首先向管材內(nèi)部填充液體，同時通過軸向沖頭實現(xiàn)管材兩端密封，然后通過增壓器提高管材內(nèi)部液體壓力，使管材在液壓與軸向力的作用下發(fā)生塑性變形，從而獲得變截面管件。

為保證零件成功成形，需要精確控制管材內(nèi)壓-管端軸向進(jìn)給(位移)加載曲線，當(dāng)管材內(nèi)壓與管端軸向進(jìn)給(位移)匹配較好時，才能夠獲得合格的管件。如果加載曲線不合理，管材可能會發(fā)生起皺或破裂。

內(nèi)高壓成形機是實現(xiàn)管材內(nèi)高壓成形的數(shù)控塑性成形設(shè)備，主要包括兩個(或多個)水平油缸、增壓器與合模油缸。水平油缸安裝軸向沖頭提供管材兩個端頭密封和軸向進(jìn)給，通過增壓器提供高壓液體，合模油缸實現(xiàn)模具開閉并提供合模力。

水平油缸一般采用比例伺服閥控制，通過位移閉環(huán)伺服控制方法實現(xiàn)管端位移的精確控制。增壓器也采用比例伺服閥進(jìn)行內(nèi)壓伺服閉環(huán)控制，實現(xiàn)精確的壓力控制。工藝人員設(shè)定內(nèi)高壓成形的位移-內(nèi)壓加載曲線，并通過內(nèi)高壓成形機實現(xiàn)管端軸向進(jìn)給與管材內(nèi)壓的精確加載，保證管件順利成形。

雖然目前內(nèi)高壓成形機中采用了先進(jìn)的閉環(huán)伺服控制方法，但由于內(nèi)高壓成形時管端位移與管材內(nèi)壓是互相干擾、耦合作用的：一方面，管材增壓時增壓器將其高壓腔液體壓縮至管材內(nèi)部實現(xiàn)內(nèi)壓升高，但與此同時進(jìn)行的管端軸向進(jìn)給也會壓縮管材內(nèi)部液體體積，從而導(dǎo)致管材內(nèi)壓升高，如果管端軸向位移產(chǎn)生超調(diào)，水平油缸后退將使液體體積增大管材內(nèi)壓下降，因此軸向沖頭的位移會嚴(yán)重干擾壓力閉環(huán)伺服控制精度，對于直徑較大的管材，由于沖頭進(jìn)給/后退相同長度時對管材內(nèi)部液體體積壓縮/增大的影響更大，水平油缸位移變化對壓力控制的干擾更嚴(yán)重；另一方面，管材內(nèi)壓作用在軸向沖頭上產(chǎn)生液壓反力，會干擾軸向位移控制，由于內(nèi)高壓成形時，管材內(nèi)壓最高至400MPa，作用在沖頭面積上的液壓反力遠(yuǎn)大于常規(guī)液壓傳動(25MPa)時的反力，對位移精度干擾作用大；以三通管為代表的多通管成形時，需要實現(xiàn)多個水平油缸軸向位移與內(nèi)壓的匹配，控制難度更大；由于內(nèi)壓產(chǎn)生液壓反力對位移閉環(huán)控制的干擾，難以實現(xiàn)快速高精度加載。因此，由于內(nèi)高壓成形時管端位移控制與管材內(nèi)壓壓力兩者互相干擾、耦合作用，如采用獨立的位移與壓力控制方法加載內(nèi)高壓成形位移-內(nèi)壓曲線，加載精度與效率均受到限制，無法滿足實際要求。

綜上所述，現(xiàn)有管端位移閉環(huán)伺服控制與管材內(nèi)壓閉環(huán)伺服控制的獨立控制方法，仍無法保證快速、高精度加載位移-內(nèi)壓曲線，無法滿足實際要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種內(nèi)高壓成形位移-內(nèi)壓加載曲線控制系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有內(nèi)高壓成形加載系統(tǒng)采用獨立的內(nèi)壓閉環(huán)控制與管端軸向進(jìn)給控制，導(dǎo)致無法實現(xiàn)加載曲線快速精確控制的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：